用于太阳能电池基板的金属化的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于太阳能电池基板、特别是太阳能硅基板的金属化的方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池基板，例如掺杂的硅基板，包括附着到基板表面的一侧或两侧的金属特征，例如导电线、接触焊盘和焊料焊盘。这种金属特征是将外部电路电耦合到太阳能电池基板的掺杂区所需的。
[0003]优选地，接触线、接触焊盘和焊料焊盘由于高电导率而由铜制成。可以通过气相沉积方法(例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD))、包含金属的导电膏的丝网印刷或者借助湿法化学沉积(例如电镀)来沉积这种金属特征。将金属或金属合金选择性沉积在太阳能电池基板上在所有情况下都是必要的。因此，在金属或金属合金沉积期间应用不同种类的掩模，例如在电镀的情况下是聚合物抗蚀剂材料。
[0004]近来的太阳能电池基板在厚度上非常薄，例如小于200Mffl或者甚至小于lOOMffl，并且非常脆。因此，在金属和金属合金沉积期间基板处理是麻烦的，尤其是当通过电镀沉积金属或金属合金时，该电镀要求将基板与夹具电接触等。
[0005]此外，要求沉积在硅基板上的金属或金属合金特征的窄厚度分布。
[0006]在US7，339，110B1和US7，388，147B2中公开了一种用于将金属选择性电镀在太阳能电池基板上的方法。其中公开的方法在图1中被示出。通过物理气相沉积将镀敷基底
(102)沉积在太阳能电池基板(101)的背面上(图la)。镀敷基底可以是提供几个功能(例如光反射、抵抗不希望有的原子扩散的屏障)的多层堆叠，以及提供可镀敷表面的一层。优选的镀敷基底(在多层堆叠的情况下是最外层)优选是薄铜层。接着，光致抗蚀剂(103)被附着到镀敷基底(102)并被图案化(图lb)。金属层(105)，优选是铜层，被沉积在图案化的光致抗蚀剂层(103)的开孔(104)中(图lc)，随后去除图案化的光致抗蚀剂(103)并且回蚀镀敷基底的没有涂覆有金属层(105)的那些部分，导致形成导电线(106)(图1d)。
[0007]图1中所示方法的主要缺点是所获得的导电线(106)的不均匀的厚度分布。不良的厚度分布是由强烈依赖于图案化的线的布局的局部电势的变化引起的。
[0008]发明目的
因此，本发明的目的是提供一种用于将金属或金属合金电镀在太阳能电池基板的一面或两面上的方法，其导致形成镀敷的导电线、接触焊盘和焊料焊盘的均匀的厚度分布。
【发明内容】
[0009]该目的通过一种用于太阳能电池基板的金属化的方法来解决，该方法以该次序包括以下步骤:
(i)提供太阳能电池基板(201)，所述太阳能电池基板具有在所述基板(201)的一个表面的至少一部分上的镀敷基底(202)，
(ii)在所述太阳能电池基板(201)的至少一个面上形成第一抗蚀剂层(203)并且图案化所述第一抗蚀剂层(203)，并由此形成暴露所述镀敷基底(202)的至少一部分的第一开孔(204)，
(iii)在图案化的第一抗蚀剂层(203)的顶部上以及所述镀敷基底的被所述第一开孔
(204)暴露的那些部分上形成导电籽晶层(205)，
(iv)将第一金属或金属合金层(206)电镀在于步骤(iii)中形成的所述导电籽晶层
(205)上，
(v)从图案化的第一抗蚀剂层(203)刻蚀掉足以去除第一金属或金属合金层(206)的量的第一金属或金属合金层(206)，留下在所述第一开孔(204)中的图案化的第一金属或金属合金层(206)，
(vi)从图案化的第一抗蚀剂层(203)刻蚀掉所述导电籽晶层(205)，以及
(vii)去除图案化的第一抗蚀剂层(203)。
[0010]通过根据本发明的方法获得的图案化的第一金属或金属合金层具有期望的窄且均匀的厚度分布。
【附图说明】
[0011]图1示出根据现有技术的用于在太阳能电池基板的一面上沉积图案化的第一金属或金属合金层的方法。
[0012]图2示出根据本发明的用于在硅基板的一面上沉积图案化的第一金属或金属合金层的方法。
[0013]图3示出在第一金属或金属合金层的顶部上沉积第二金属或金属合金层的第一方法。
[0014]图4示出在第一金属或金属合金层的顶部上沉积第二金属或金属合金层的第二方法。
[0015]图5示出用于在图案化的第一金属或金属合金上沉积盖层的方法。
【具体实施方式】
[0016]本发明提供一种用于通过电镀在太阳能电池基板上形成图案化的金属或金属合金层的方法。该方法尤其适合于在太阳能电池基板上制造导电线、接触焊盘和焊料焊盘。下面更详细地描述该方法。
[0017]本文所示的图仅说明了过程。各图没有按比例绘制，即它们不反映太阳能电池基板的实际尺寸或特征。在整个描述中，类似的数字指代类似的元件。
[0018]提供在一个或两个外部表面上具有镀敷基底(202)的太阳能电池基板(201)(图2a)0
[0019]太阳能电池基板(201)可以是硅晶片(“太阳能硅”晶片)、非晶硅电池、多晶硅电池、嵌有一种材料(例如醋酸乙稀乙醋(EVA，ethylvinylacetate))或利用该材料至少已经从一侧稳定的太阳能硅晶片的异质层压组件，其全部在本文中被称为硅基太阳能电池基板。太阳能电池基板(201)还可以是任何其它无机或有机薄膜太阳能电池材料。优选地，太阳能电池基板(201)是硅基太阳能电池基板。最优选地，太阳能电池基板(201)是“太阳能娃”晶片基板。
[0020]不同类型的镀敷基底(202)可以用在根据本发明的方法中。镀敷基底(202)在本文中被定义为太阳能电池基板(201)表面的一部分，该表面在稍后的工艺步骤中经历(一个或多个)金属或金属合金层沉积在其上。因此，镀敷基底(202)提供可镀敷的表面。
[0021]第一类型的镀敷基底(202)是太阳能硅晶片或其一部分的表面，尤其是包括掺杂的硅。例如，可以实现通过无电极电镀将镍合金层(例如镍磷合金层)沉积在高η掺杂的硅表面上。
[0022]第二类型的合适的镀敷基底(202 )是薄金属层，例如铜层，其可以通过气相沉积方法(例如物理气相沉积)或者通过无电极电镀被沉积在太阳能电池基板(201)上。镀敷基底(202)还可以是超过一个的单个金属和金属合金层的多层堆叠，例如附着到太阳能电池基板(201)的铝层，之后是诸如钨-钽合金层或镍(合金)层的屏障层以及附着到其上的作为镀敷基底(202)的最外层的铜层。优选地，包括铜的镀敷基底(202)通过屏障层与太阳能硅晶片的表面分开。
[0023]第三类型的合适的镀敷基底(202)是附着到作为太阳能电池基板(201)的太阳能硅晶片的一个或两个外部表面的金属硅化物层。在US2011/0318872A1中公开了一种用于制造这种金属硅化物层作为镀敷基底(202)的方法。这种金属硅化物层可以通过包括下述的方法来制备:a)通过化学或电化学刻蚀在硅太阳能电池基板的表面的至少一个区域中形成多孔化(porosified)区域，b)利用薄金属层涂覆该多孔化区域，以及c)将该多孔化区域和该薄金属层加热到在250到700° C之间的温度直到金属硅化物层形成在该多孔化区域的至少一部分中为止。然后通过该方法形成的金属硅化物区域用作镀敷基底(202)。
[0024]可以在步骤b)之前掩蔽基板(201)的表面以便仅暴露用于在步骤b)中沉积薄金属层的多孔化区域。优选地，所述薄金属层包括镍、银和铜中的一个或多个。优选地，在步骤c)中形成的所述金属硅化物层选自包括下述的组:硅化镍、硅化银和硅化铜。
[0025]第四类型的合适的镀敷基底(202)是屏障层，其抑制原子在太阳能电池基板(201)和导电籽晶层(205)和/或第一金属或金属合金层(206)之间的不希望有的扩散。这种屏障层可以通过无电极电镀或气相沉积方法(例如物理气相沉积)被沉积在太阳能电池基板(201)上。适合作为屏障层的材料例如是镍、镍合金(例如镍磷合金、镍硼合金、镍钨磷和镍钼磷合金)、钴、钴合金(例如钴钨磷合金和钴钼磷合金)、铬、钛、钽、钨、银、金、钯，及其多层。
[0026]第五类型的合适的镀敷基底(202)是透明导电氧化物，例如掺杂铟的氧化锡和掺杂铝的氧化锌，其可以通过气相沉积方法或湿法化学沉积方法被沉积。
[0027]镀敷基底(202)可以完全覆盖太阳能电池基板(201)的一面或两面或在太阳能电池基板(201)的一面或两面上形成图案。在图2-5中，示出镀敷基底(202)完全覆盖太阳能电池基板(201)的一面。在这种情况下，镀敷基底(202)的在步骤(iv)中没有被第一金属或金属合金层(206)覆盖的那些部分稍后通过例如湿法或干法化学蚀刻必须被去除。否则，有可能发生相邻导电线之间的电路短路。
[0028]接着，第一抗蚀剂层(203)被沉积在太阳能电池基板的至少一个外部表面上并被图案化以便暴露镀敷基底(202)的至少一部分。
[0029]在本发明的一个实施例中，太阳能电池基板(201)包括在太阳能电池基板(201)的一面上的镀敷基底(202 )和第一抗蚀剂层(203 )。
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